(57)【要約】【課題】  耐圧不良の発生を抑制することができるＰＴＣ素子を提供する。【解決手段】  ＰＴＣ素子１は、樹脂（結晶性高分子）に導電性フィラーを分散させてなるＰＴＣ素体２と、このＰＴＣ素体２を直接挟んで対向するようにＰＴＣ素体２の上面及び下面に接合されたリード端子３Ａ，３Ｂとを備えている。ＰＴＣ素体２は、正の抵抗温度特性を有している。リード端子３Ａ，３Ｂは、ＰＴＣ素体を挟んで重なり合うＰＴＣ領域Ｘを有している。リード端子３Ａ，３ＢのＰＴＣ領域Ｘにおける内側（ＰＴＣ素体２側）の面には、ＰＴＣ素体２側に突出した突部４が設けられている。突部４の先端面４ｂの面積は、ＰＴＣ領域Ｘの両面の面積よりも小さくなっている。そして、その突部４の先端面４ｂは、ＰＴＣ素体２の縁部全体よりも内側の部位に接合されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂に導電性フィラーを分散させてなり、正の抵抗温度特性を有するＰＴＣ素体と、
前記ＰＴＣ素体を直接挟んで対向するように前記ＰＴＣ素体の上面及び下面に接合された１対のリード端子とを備え、
前記各リード端子は、前記ＰＴＣ素体を挟んで重なり合うＰＴＣ領域を有し、
前記１対のリード端子の少なくとも一方の前記ＰＴＣ領域における前記ＰＴＣ素体側の面には、前記ＰＴＣ素体側に突出した突部が設けられており、
前記突部の先端面の面積は、前記ＰＴＣ素体の上面及び下面の面積よりも小さいことを特徴とするＰＴＣ素子。
【請求項２】
前記突部の先端面は、前記ＰＴＣ素体の縁部全体よりも内側の部位に接合されていることを特徴とする請求項１記載のＰＴＣ素子。
【請求項３】
樹脂に導電性フィラーを分散させてなり、正の抵抗温度特性を有するＰＴＣ素体と、
前記ＰＴＣ素体を直接挟んで対向するように前記ＰＴＣ素体の上面及び下面に接合された１対のリード端子とを備え、
前記各リード端子は、前記ＰＴＣ素体を挟んで重なり合うＰＴＣ領域を有し、
前記ＰＴＣ領域の面積は、前記ＰＴＣ素体の上面及び下面の面積よりも小さいことを特徴とするＰＴＣ素子。
【請求項４】
前記ＰＴＣ素体の縁部は、前記ＰＴＣ領域から全体的に側方に張り出していることを特徴とする請求項３記載のＰＴＣ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子機器に内蔵された電池や部品等を過電流から保護するためのＰＴＣ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＰＴＣ素子としては、例えば特許文献１に記載されているように、結晶性高分子中に導電性粉末が分散されてなる導電性組成物のシート体を、２枚の金属板で挟むようにしたものが知られている。
【特許文献１】特開２００３−１５１８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術において、ＰＴＣ素子を製造する際に、２枚の金属板でシート体（ＰＴＣ素体）を挟んだ状態で熱プレスすると、その時の加圧力によってＰＴＣ素体が押し潰されて横に広がる。このようにして得られたＰＴＣ素子では、ＰＴＣ素体の広がった部分において耐圧不良（ショート）が発生していた。
【０００４】
本発明の目的は、耐圧不良の発生を抑制することができるＰＴＣ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、ＰＴＣ素子に耐圧不良が発生する原因について、鋭意追究を重ねた結果、熱プレスによりＰＴＣ素体の広がった部分（ＰＴＣ素体の縁部）に、樹脂が密集している樹脂リッチ部と、導電性フィラーが密集している導電性フィラーリッチ部とが形成されてしまうことを見出した。その原因としては、熱プレス時に、流動性の良い樹脂成分が優先的に流れ出すためと考えられる。そして、更に追究したところ、樹脂リッチ部と導電性フィラーリッチ部との境界部において耐圧不良が集中しやすくなることが分かった。本発明は、そのような新たな知見に基づいて成されたものである。
【０００６】
即ち、本発明のＰＴＣ素子は、樹脂に導電性フィラーを分散させてなり、正の抵抗温度特性を有するＰＴＣ素体と、ＰＴＣ素体を直接挟んで対向するようにＰＴＣ素体の上面及び下面に接合された１対のリード端子とを備え、各リード端子は、ＰＴＣ素体を挟んで重なり合うＰＴＣ領域を有し、１対のリード端子の少なくとも一方のＰＴＣ領域におけるＰＴＣ素体側の面には、ＰＴＣ素体側に突出した突部が設けられており、突部の先端面の面積は、ＰＴＣ素体の上面及び下面の面積よりも小さいことを特徴とするものである。
【０００７】
このようなＰＴＣ素子を製造する際には、樹脂に導電性フィラーを分散させてなるＰＴＣ素体を、１対のリード端子で直接挟み込んだ状態で、熱プレスを行うことにより、ＰＴＣ素体と各リード端子とを接合する。このとき、１対のリード端子の少なくとも一方のＰＴＣ領域におけるＰＴＣ素体側の面には突部が設けられているので、ＰＴＣ素体とリード端子とを熱プレスしたときには、突部とＰＴＣ素体との間に加圧力が加わることになる。そして、突部の先端面の面積はＰＴＣ素体の上面及び下面の面積よりも小さいので、熱プレス時には、ＰＴＣ素体の端部の少なくとも一部に加圧力が殆ど加わらないようになる。このため、ＰＴＣ素体の端部の少なくとも一部には、樹脂リッチ部と導電性フィラーリッチ部との境界が形成されなくなるため、ＰＴＣ素子に生じる耐圧不良が抑制される。また、熱プレスによって突部がＰＴＣ素体に食い込んだ状態となるので、ＰＴＣ素子が横方向からの衝撃に対して強くなる。
【０００８】
好ましくは、突部の先端面は、ＰＴＣ素体の縁部全体よりも内側の部位に接合されている。このようなＰＴＣ素子の製造工程では、ＰＴＣ素体とリード端子とを熱プレスしたときに、ＰＴＣ素体の端部（縁部）全体に加圧力が殆ど加わらない様になるので、ＰＴＣ素体の端部に樹脂リッチ部と導電性フィラーリッチ部との境界が殆ど形成されなくなる。これにより、ＰＴＣ素子に生じる耐圧不良が一層抑制される。また、熱プレスによって突部が全体的にＰＴＣ素体に食い込んだ状態となるので、ＰＴＣ素子が横方向からの衝撃に対して更に強くなる。
【０００９】
また、本発明のＰＴＣ素子は、樹脂に導電性フィラーを分散させてなり、正の抵抗温度特性を有するＰＴＣ素体と、ＰＴＣ素体を直接挟んで対向するようにＰＴＣ素体の上面及び下面に接合された１対のリード端子とを備え、各リード端子は、ＰＴＣ素体を挟んで重なり合うＰＴＣ領域を有し、ＰＴＣ領域の面積は、ＰＴＣ素体の上面及び下面の面積よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１０】
このようなＰＴＣ素子を製造する際には、樹脂に導電性フィラーを分散させてなるＰＴＣ素体を、１対のリード端子で直接挟み込んだ状態で、熱プレスを行うことにより、ＰＴＣ素体と各リード端子とを接合する。このとき、各リード端子のＰＴＣ領域の面積はＰＴＣ素体の上面及び下面の面積よりも小さいので、ＰＴＣ素体とリード端子とを熱プレスしたときに、ＰＴＣ素体の端部の少なくとも一部に加圧力が殆ど加わらないようになる。このため、ＰＴＣ素体の端部の少なくとも一部には、樹脂リッチ部と導電性フィラーリッチ部との境界が形成されなくなるため、ＰＴＣ素子に生じる耐圧不良が抑制される。また、熱プレスによって各リード端子がＰＴＣ素体に食い込んだ状態となるので、ＰＴＣ素子が横方向からの衝撃に対して強くなる。
【００１１】
好ましくは、ＰＴＣ素体の縁部は、ＰＴＣ領域から全体的に側方に張り出している。このようなＰＴＣ素子の製造工程では、ＰＴＣ素体とリード端子とを熱プレスしたときに、ＰＴＣ素体の端部（縁部）の大部分に加圧力が殆ど加わらない様になるので、ＰＴＣ素体の端部の大部分に樹脂リッチ部と導電性フィラーリッチ部との境界が形成されなくなる。これにより、ＰＴＣ素子に生じる耐圧不良が一層抑制される。また、熱プレスによって各リード端子の大部分がＰＴＣ素体に食い込んだ状態となるので、ＰＴＣ素子が横方向からの衝撃に対して更に強くなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＰＴＣ素子に発生する耐圧不良を抑制することができる。これにより、ＰＴＣ素子の品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係わるＰＴＣ素子の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係わるＰＴＣ素子の第１実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示すＰＴＣ素子の分解斜視図である。また、図３は図１のIII−III線断面図であり、図４は図１のIV−IV線断面図である。各図において、本実施形態のＰＴＣ素子１は、復帰式のヒューズ機能を有するポリマーＰＴＣ素子であり、例えば携帯電話の電池パック用保護素子として使用される。
【００１５】
ＰＴＣ素子１は、樹脂に導電性フィラーを分散させてなる直方体状のＰＴＣ（PositiveTemperature Coefficient）素体２と、このＰＴＣ素体２を直接挟んで対向するようにＰＴＣ素体２の上面及び下面にそれぞれ接合された板状のリード端子３Ａ，３Ｂとを備えている。ＰＴＣ素体２は、正の抵抗温度特性、つまり温度が上昇すると、電気抵抗が増加する特性を有している。樹脂としては、結晶性高分子を使用するのが好ましい。結晶性高分子としては、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられるが、熱硬化性樹脂であっても良い。導電性フィラーとしては、Ｎｉ粉等を使用する。
【００１６】
リード端子３Ａ，３Ｂは、ＰＴＣ素体２の上面全体及び下面全体をそれぞれ覆うように、ＰＴＣ素体２の中心に対して対称にＰＴＣ素体２を挟み込んでいる。リード端子３Ａ，３Ｂは、ＮｉやＮｉ合金等で形成されている。リード端子３Ａ，３Ｂの厚みは、例えば１００μｍ程度である。リード端子３Ａ，３Ｂは、ＰＴＣ素体を挟んで重なり合うＰＴＣ領域Ｘを有している。ＰＴＣ領域Ｘの幅寸法は、リード端子３Ａ，３Ｂの幅寸法と等しくなっている。
【００１７】
リード端子３Ａ，３ＢのＰＴＣ領域Ｘにおける内側（ＰＴＣ素体２側）の面には、ＰＴＣ素体２側に突出した略矩形状の突部４が設けられている。この突部４は４つの側面４ａを有し、各側面４ａはリード端子３Ａ，３Ｂの表面に対してほぼ直交している。突部４の先端面４ｂの面積は、ＰＴＣ領域Ｘの両面の面積よりも小さくなっている。そして、その突部４の先端面４ｂは、ＰＴＣ素体２の上面及び下面において、ＰＴＣ素体２の縁部全体よりも内側の部位に接合されている。このため、突部４の周り全体には、ＰＴＣ素体２が存在している（図３及び図４参照）。
【００１８】
このような突部４は、成形の容易さを考慮して、プレスによる打ち抜き加工によって形成されている。これにより、リード端子３Ａ，３ＢのＰＴＣ領域Ｘにおける外側（ＰＴＣ素体２の反対側）の面には、突部４に対応するような凹み５が形成される。
【００１９】
上述したＰＴＣ素子１を製造する場合には、まずＮｉ粉等の導電性フィラーとポリエチレン樹脂等の結晶性高分子とを用意し、これらを混錬したブロック状のＰＴＣ素体２を形成する。続いて、このＰＴＣ素体２を円盤状に熱プレスした後、ＰＴＣ素体２をチップサイズにカットする。
【００２０】
続いて、ＰＴＣ素体２を２枚のリードフレームで挟み込み、その状態でＰＴＣ素体２及び各リードフレームを熱プレスする。これにより、ＰＴＣ素体２と各リードフレームとが接合される。そして、ＰＴＣ素体２のはみ出し部分をカットした後、電子ビームの照射によりＰＴＣ素体２に含まれる樹脂の架橋処理を行う。続いて、リードフレームにおけるリード端子３Ａ，３Ｂを除く不要部分をカットして切り離す。これにより、上記のＰＴＣ素体２及びリード端子３Ａ，３ＢからなるＰＴＣ素子１が得られる。
【００２１】
ところで、図５に示すように、リード端子５１よりも幅の小さいＰＴＣ素体５２をリード端子５１で挟み込んだ状態で、熱プレスを行い、ＰＴＣ素体５２と各リード端子５１とを接合すると、以下の問題が生じる。
【００２２】
即ち、ＰＴＣ素体５２と各リード端子５１との熱プレスを行うと、図６に示すように、ＰＴＣ素体５２が横に流動膨張するようになる。このとき、流動性の良い樹脂成分が優先的に流れ出すため、プレス前のＰＴＣ素体に相当する素子初期部５３の周囲では、樹脂成分が少なくなり、導電性フィラーが密集している導電性フィラーリッチの状態となり、プレスによって素子初期部５３から広がった部分（素体流動部）５４では、樹脂成分が密集している樹脂リッチの状態となると予測される。このため、導電性フィラーリッチ部と樹脂リッチ部との境界部において耐圧不良（ショート）が発生し、結果的にＰＴＣ素子の耐圧特性が不安定になり、品質上の問題が生じる。
【００２３】
これに対し本実施形態では、リード端子３Ａ，３ＢのＰＴＣ領域Ｘにおける内側の面に、ＰＴＣ素体２の縁部との接触を避けるような突部４を設けたので、そのようなＰＴＣ素子１の製造工程において、ＰＴＣ素体２と各リードフレームとを熱プレスしたときに、ＰＴＣ素体２が突部４の周囲に逃げる（回り込む）ことになり、ＰＴＣ素体２の縁部に加圧力が加わることは無い。このため、ＰＴＣ素体２が横方向に流動膨張することが抑制されるため、結晶性高分子に対する導電性フィラーの分散が均一な状態に維持され、ＰＴＣ素体２の縁部には樹脂リッチ部と導電性フィラーリッチ部とが形成されにくくなる。これにより、ＰＴＣ素子１の耐圧不良の発生が抑制され、耐圧特性の安定したＰＴＣ素体１を得ることができる。
【００２４】
また、ＰＴＣ素体２の上下面全体をリード端子３Ａ，３Ｂで保護するように支持しているので、ＰＴＣ素子１の製造工程においてＰＴＣ素体２を加熱したときでも、ＰＴＣ素体２の形状が維持される。従って、この点においても、ＰＴＣ素子１の耐圧不良の発生抑制に寄与することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態のＰＴＣ素子１では、熱プレスによって各リード端子３Ａ，３Ｂの突部４がＰＴＣ素体２に食い込んだ状態となるので、横方向からの衝撃に対して強くなるという利点もある。
【００２６】
図７は、上記第１実施形態のＰＴＣ素子１の変形例を示す斜視図であり、図８は図７のVIII−VIII線断面図であり、図９は図７のIX−IX線断面図である。
【００２７】
各図において、本変形実施形態のＰＴＣ素子１では、リード端子３Ａ，３ＢのＰＴＣ領域Ｘにおける内側の面に形成される突部４の形状が、第１実施形態と異なっている。具体的には、突部４の４つの側面４ａは、リード端子３Ａ，３Ｂの表面に対して傾斜したテーパ面となっている。また、これに伴って、リード端子３Ａ，３ＢのＰＴＣ領域Ｘにおける外側の面に形成される凹み５の形状も、第１実施形態と異なる。ＰＴＣ素子１の他の構成については、上記第１実施形態と同様である。
【００２８】
図１０は、本発明に係わるＰＴＣ素子の第２実施形態を示す斜視図であり、図１１は図１０のXI−XI線断面図であり、図１２は図１０のXII−XII線断面図である。図中、第１実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
各図において、本実施形態のＰＴＣ素子１０は、直方体状のＰＴＣ素体１１と、このＰＴＣ素体１１を直接挟んで対向するようにＰＴＣ素体１１の上面及び下面にそれぞれ接合された板状のリード端子１２Ａ，１２Ｂとを備えている。ＰＴＣ素体１１の材料は、上記の第１実施形態におけるＰＴＣ素体２と同様であり、リード端子１２Ａ，１２Ｂの材料は、上記の第１実施形態におけるリード端子３Ａ，３Ｂと同様である。
【００３０】
リード端子１２Ａ，１２Ｂの幅寸法は、ＰＴＣ素体１１の幅寸法よりも小さくなっている。そして、リード端子１２Ａ，１２Ｂは、ＰＴＣ素体１１の上面及び下面の一部を露出させるように、ＰＴＣ素体１１の中心に対して対称にＰＴＣ素体１１を挟み込んでいる。具体的には、ＰＴＣ素体１１の上面及び下面では、ＰＴＣ素体１１の長手方向の一端部と幅方向の両端部とが露出した状態となっている。
【００３１】
リード端子１２Ａ，１２Ｂは、ＰＴＣ素体１１を挟んで重なり合うＰＴＣ領域Ｘを有している。上述したようにリード端子１２Ａ，１２Ｂの幅寸法はＰＴＣ素体１１の幅寸法よりも小さいので、ＰＴＣ領域Ｘの面積はＰＴＣ素体１１の上面及び下面の面積よりも小さくなっている。そして、ＰＴＣ素体１１の上面及び下面では、上述したようにＰＴＣ素体１１の長手方向の一端部と幅方向の両端部とが露出しているので、ＰＴＣ素体１１の縁部は、リード端子１２Ａ，１２ＢのＰＴＣ領域Ｘから全体的に側方に張り出すように形成されている事になる（図１１及び図１２参照）。
【００３２】
このようなＰＴＣ素子１０を製造する場合には、ＰＴＣ素体１１を２枚のリードフレームで挟み込んだ状態で、ＰＴＣ素体１１及び各リードフレームを熱プレスすることにより、ＰＴＣ素体１１と各リードフレームとが接合される。このとき、ＰＴＣ素体１１の上面及び下面の縁部の大部分は、リードフレームで覆われずに露出した状態となる。このため、ＰＴＣ素体１１と各リードフレームとを熱プレスしたときには、ＰＴＣ素体１１がリードフレームの外側に逃げる（回り込む）ことになり、ＰＴＣ素体１１の縁部の露出部分には加圧力が殆ど加わらない。従って、ＰＴＣ素体１１が横方向に流動膨張することが抑制されるため、ＰＴＣ素体１１の縁部には樹脂リッチ部と導電性フィラーリッチ部とが形成されにくくなる。これにより、ＰＴＣ素子１の耐圧不良の発生が抑えられる。
【００３３】
また、熱プレス時にＰＴＣ素体１１がリードフレームの外側に回り込むことで、リード端子１２Ａ，１２ＢがＰＴＣ素体１１に食い込んだ状態となっているので、横方向からの衝撃に対して強くなる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１実施形態では、リード端子３Ａ，３Ｂに設けた突部４の先端面４ｂがＰＴＣ素体２の縁部全体よりも内側の部位に接合されているが、突部４の先端面４ｂは、ＰＴＣ素体２の縁部の一部分よりも内側の部位に接合されていれば良い。また、そのような構成であれば、突部４の形状としては、上記の矩形状に限られず、円形状等であっても良い。
【００３５】
また、第１実施形態では、リード端子３Ａ，３Ｂの両方に突部４を設けたが、リード端子３Ａ，３Ｂのいずれか一方のみに突部４を設けても良い。
【００３６】
また、第２実施形態では、ＰＴＣ素体１１の上面及び下面の縁部のうち、ＰＴＣ素体１１の長手方向の一端部と幅方向の両端部とを露出させる構造としたが、ＰＴＣ素体１１の長手方向の一端部と幅方向の一端部とを露出させる構造としても良いし、或いはＰＴＣ素体１１の長手方向の一端部のみを露出させる構造としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係わるＰＴＣ素子の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＰＴＣ素子の分解斜視図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図１のIV−IV線断面図である。
【図５】従来のＰＴＣ素子の一例を示す分解斜視図である。
【図６】図５に示すＰＴＣ素子の製造工程において、ＰＴＣ素体と１対のリードフレームとを熱プレスした状態を示す概念図である。
【図７】図１に示すＰＴＣ素子の変形例を示す斜視図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【図９】図７のIX−IX線断面図である。
【図１０】本発明に係わるＰＴＣ素子の第２実施形態を示す斜視図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】図１０のXII−XII線断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ＰＴＣ素子、２…ＰＴＣ素体、３Ａ，３Ｂ…リード端子、４…突部、４ｂ…先端面、１０…ＰＴＣ素子、１１…ＰＴＣ素体、１２Ａ，１２Ｂ…リード端子、Ｘ…ＰＴＣ領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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